Учени създадоха устройство на основата на графен, което може да усеща вкуса с точност, близка до човешката, което е пробив, доближаващ изкуственото усещане до човешките способности.

Системата използва машинно обучение, за да интерпретира химически сигнали и да класифицира вкусове, дори такива, които не е виждала преди. Това, което отличава това изобретение, е способността му да работи във влажни условия - за първи път при изкуствените вкусови системи. Тази функция му позволява да симулира по-добре начина, по който функционират истинските вкусови рецептори в човешката уста.

Устройството е изградено от слоест графенов оксид в нанофлуидна структура. За разлика от предишни опити то съчетава в една платформа както сензори, така и изчисления, което прави системата по-интегрирана от традиционните изкуствени езици.

Графеновият оксид, както и чистият графен, реагира електрически, когато е изложен на различни химикали. Екипът обучава сензора, като използва сигнали от 160 химикала, свързани с често срещани вкусови профили. Тези сигнали бяха подадени към алгоритъм за машинно обучение, който изгради памет за това как всеки аромат променя проводимостта на материала.

Подходът за обучение отразява в голяма степен начина, по който мозъкът ни обработва сигналите от вкусовите рецептори. Дълго време се смяташе, че хората разпознават пет вкуса, като сладък, солен, горчив, кисел и умами. През 2023 г. учените добавят шести: амониев хлорид.

Изкуственият език се фокусира върху първите четири. Той идентифицира предварително научените вкусове с около 98.5% точност. Когато му бяха представени 40 нови вкуса, точността му варираше между 75 и 90%. Изследователите го научиха да разпознава и по-сложни комбинации, включително тези, които се съдържат в кафето и колата.

Чистият графен е изолиран за пръв път от Андре Гейм и Коста Новослов през 2004 г. - постижение, което им носи Нобелова награда за физика за 2010 г. Неговата уникална еднослойна решетъчна структура от въглеродни атоми предлага изключителни електрически, механични и химични свойства.

Новият сензор използва чувствителността на графеновия оксид към химични промени. Той открива леки промени в проводимостта, когато е изложен на ароматни съединения, което го прави изключително ефективен при разпознаването на модели, когато се съчетае с машинно обучение.

„Тази система има потенциала един ден да възстанови вкусовите възприятия на хора, които са загубили тази способност“, отбелязват авторите. Те добавят, че загубата на вкус може да е резултат от инсулт, вирусни инфекции или дегенеративни заболявания.

Това нововъведение е насочено към основно ограничение в по-ранните системи за изкуствено дегустиране - разделянето на засичането и обработката. Унифицираната структура на настоящия модел позволява по-бързо и по-ефективно интерпретиране на данните за вкуса.

Въпреки това устройството остава само доказателство за концепцията. То все още е твърде обемисто и енергоемко за потребителска или медицинска употреба. Изследователите казват, че следващата стъпка ще включва миниатюризация и оптимизиране на мощността.

При успех сензорът би могъл да намери приложение и извън здравеопазването - в областта на безопасността на храните, контрола на качеството и дори в роботиката, където е необходимо интелигентно разпознаване на вкуса.

Снимка: Unsplash/Proceedings of the National Academy of Sciences.

Виж още: ИИ надхитри 30 топ математици на тайна среща, справяйки се за минути със задачи, за които им трябват седмици